作者：麻庭光

最近網上流傳對國內地下煤火之困境的討論，筆者以滅火工程師自居，當然不會放過研究滅火的機會，努力下海遊泳一回，心有所感，遂成此文。另今日《中國新聞周刊》登載了類似的文章，有人特意發給我，看看我的意見，這裏把舊文看出，讓大家自由評論評論。

1.中國煤火的問題

最近煤火問題越來越嚴重了（當然是我國能源需求的胃口越來越大的結果），美國時代周刊把中國煤火問題定為世界五大環境災難問題，也是有原因的。現在誰也無法判斷地下煤火的形勢的大小，但美國人毫不猶豫地估算出中國地下煤火的燃燒碳排量超過美國全部汽車的碳排放量，占全球排碳量規模的3%（？），你說中國政府急不急？現在國內是病急亂求醫了，大把大把的銀子送給德國人搞合作研究，其實就是請人家幫我們處理數據，我們處理不來。我看新聞中搞地下煤火災難研究的工作者（凡是署名的，都可以查到簡曆），都是搞遙感出身，對滅火原理認識不足，聽他們說話，就是聽不到一點滅火常識，你說急人不急人？還好筆者懂一點滅火原理，可以從公開的蛛絲馬跡中尋找線索，發現煤火問題越來越嚴重的深層原因。

2.地下煤火的困境

我國地下煤火的分布，從北緯36度以北帕米爾高原到大興安嶺西坡的範圍內的煤田，都有自燃的煤火在燃燒。這種分布形式，和長城平行，和等降雨線平行，一方麵說明煤層形成的氣候特征（古代的森林就是按照降雨線分布的，形成煤層以後當然如此），另方麵說明煤火形成對地質條件的要求。為什麼煤火不會在南方燃燒呢？因為南方濕度大，這是部分原因，關鍵是濕度造成土壤的密封性好，地下煤火得不到氧氣，自燃就被窒息了。所以，北方煤火得以百年維持的原因在於地質構造，長期的幹旱少雨導致缺乏植被，因此土壤或岩石透氣，因此火焰得以緩慢燃燒，維持百年。攜手百年，白頭偕老？那是指煤田自燃的結果（煤灰是白的，自燃的過程是從內向外變白）。

煤火地下運行百年，除了天災的因素，還有人禍？NO。深受集體主義毒害的人們總是指責小煤礦的無序管理，其實小煤礦的存在本身就是國家管理不善的結果，他們沒有技術和條件維持安全，為何能夠得到執照？敢發執照的人卻不敢承擔責任，這是製度的困境。

另一方麵，煤火的存在，有其內在的結構的必然性。隻要這種結構（通風/氧但不散熱）存在，煤層自燃問題就不可能得到消除。如果要控製人禍，那麼最好是什麼也不幹，一點煤也不要挖。隻要挖煤，就等於給煤層增加了一條通風途徑，必然帶來潛在的煤火失控問題。中國印度德國煤火多，是對煤炭過度依賴的結果（按照美國的標準，三者都是貧油國），隻要挖煤，就必然有煤火，所以人禍說是不能成立的。

那麼，不挖煤，是否就沒有煤火問題了呢？否。美國現在很少挖煤了，但過去挖過，而且美國的資源更豐富（中國的煤炭產量雖然世界第一，但煤炭儲量隻有美國的2/5，不到一半。俄國資源第二，中國資源第三，但開發第一。），所以賓州地下煤田燃燒近50年了，還在進行之中。對此我們要認識問題的科學本質，而不是簡單的人禍或管理問題。消防問題也是如此，火災不是因為有人點火就失控的，而是因為條件合適才失控的，不能如此認識，必然陷入無限循環的人禍論，越論禍越多。

3.地獄之火的挑戰

煤火燃燒的實質，按照消防術語來說，就是ClassA Fire，就是固體火災，或者說是深層火災（Deep-seated Fire），與森林火災一樣，都是需要大量水源的一種火災。於此相對應的B類火災，就是油類火災，雖然燃燒旺盛，但那是表麵火災，滅了就滅了，不會在內部深度繼續燃燒（陰燃或緩燃）。市麵上絕大多數的滅火劑，隻能在表麵起作用，不能深入內部降溫，唯一的例外是水（可以滲透，吸熱量大），這是用水滅火，千年不變的關鍵。

煤層著火的困境在於，煤層深部發生緩燃，溫度高，能量大，而液體水不能深入內部（水分有表麵張力，遇到縫隙，就停住了。），所以投入煤層的水源，絕大部分都變成了水蒸汽，雖然帶走了一部分能量，但並不能徹底消滅內部的火種。另外，即使火焰熄滅，但煤炭有自燃的潛力，隻要這種通風結構依然存在，自燃依舊會發生。所以時代雜誌引用研究者Steven Andrews的話說“I decided to go to see how it was extinguished, and flames were visible and the entire thing was still burning… They said it was put out, and who is to say otherwise?”，這是對煤火自燃的絕好觀察。

現代消防工程，使用一種添加劑，降低水分的表麵張力，增加水分的滲透能力，以期深入燃料的內部降溫。這種經過處理的滅火劑，稱為“濕潤的水Wettingwater”，可以增加水源的使用效率，防止用水的浪費。我看國內消防用水沒有這種節水觀念，或許是效果不彰的原因之一吧（如果說錯了，請指正）。

4.地獄之火如何滅？

筆者最近研究可燃性問題，對物質的滅火性能很感興趣。世界上的萬物，都可以分成兩大類：萬物有質皆阻火，燃料有能方燃燒。就是說，萬物有質量，在燃燒中都會吸取能量，因此可以用來阻止火災的蔓延，但是那些燃料受熱後會放熱，釋放更多的能量，因此會加速燃燒的進行。懂得這一原則，滅火劑就不會局限於水分或二氧化碳了，隻要是不可燃的物質都可以當滅火劑使用，關鍵是如何定時定量地把滅火劑送到最需要的地方（火場）。地下煤火的滅火工作的關鍵，就在於此。

光使用水分，會不斷氣化，因此靠水滅火非常辛苦，需要泵水數月，往往不見果效（碰巧地下有蓄水結構，你隻好自認倒黴）。通常使用灌漿（黃泥和水，為堵塞通風管路），用水分傳遞某些固體到達一定的位置，待水分幹了，就地堵塞，阻斷通風管路，窒息火災，多好啊！可惜的是，灌漿技術使用多相流技術不可靠，不能隨意控製，而且滲透性能更差，堵不上小縫隙，所以不能徹底解決問題。

美國是如何處理的呢？兩種正在研究中的方法，一種是用航空發動機的排氣（沒有氧氣了）惰性化煤層空間，防止煤層自燃。自燃也需要氧氣，自燃的關鍵是通氧但不散熱，煤炭堆積的多孔結構正好符合這種情況。因此長時間惰性化有助於防止緩燃的發生。排氣不可燃，可以在增加散熱的前提下不增加氧氣供給，所以可以達到窒息緩燃的效果。如果能夠長期維持地下的正壓厭氧環境，完全有可能把煤火滅掉，但需要長時間的運行，還需要隨時監控地下的漏氣狀況。

還有一種方法就是含氮的泡沫，抗熱型的，能夠把地下空間迅速填滿，固定空氣，防止流動，燃燒沒有氧氣，自燃就熄滅了。不過這種泡沫價格很高（關鍵是你得分擔它的研發費用），不能大規模使用。

個人認為，撲滅煤火的關鍵是地下的通風結構必須破壞。隻要通風的結構依然保存，煤層的自燃問題就永遠不能得到徹底的解決。所以最好的方式應當是地下爆破，破壞通風的結構。但采煤區爆破會影響礦井安全，這就是一個兩難問題了。要采礦還是要資源？

筆者研究滅火技術多年，深信沒有火災是不能滅的，關鍵是消滅它的存在條件。但是對於地下煤火問題，大規模經濟可行的辦法至今沒有找到（美國新聞中好像對中國的滅火方法頗有嘲弄，似乎對人海戰術不以為然。我想這個世界上可能隻有中國才會這麼不計成本地滅火，人多力量大，社會主義優越性嘛。）。當然，我還沒有見過煤火，所以現在不過是防空炮（空談），下結論為時過早。指點火場君莫笑，書生說話調書包。古來實踐出理論，現今思想逐浪高。

有道是，地大物薄兮仰賴煤，煤火肆虐兮排碳多；多方探索兮集眾智，智謀滅火兮靠理論。